„Scaleqit“ - Das Forschungsnetzwerk zur Entwicklung eines leistungsfähigen Quantencomputers

Physiker aus sechs europäischen Ländern wollen den Bau eines Quantencomputers voranbringen, der mit leistungsfähigen Computerchips aus Supraleitern ausgestattet ist. Hierfür haben die Wissenschaftler das Forschungsnetzwerk „Scaleqit" gegründet. Ihr Projekt wird innerhalb des siebten EU-Forschungsrahmenprogramms drei Jahre lang mit insgesamt 4.5 Millionen Euro gefördert. Daran beteiligt ist auch Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Theoretische Physik an der Universität des Saarlandes. An seinen Lehrstuhl fließen 250.000 Euro für „Scaleqit". Das Projekt startet am 1. Februar.

Weltweit arbeiten Wissenschaftler an der Entwicklung eines zukünftigen Quantencomputers. Bisher ging es dabei vor allem um die Beherrschung von Atomen oder Lichtquanten. Einen ganz anderen Ansatz verfolgen Physiker der theoretischen Physik und der Experimentalphysik, die in dem neuen EU-Forschungsnetzwerk „Scaleqit" (Scalable Quantum Information Technology) zusammengeschlossen sind: „Wir wollen dem Bau eines Quantencomputers näher kommen, der auf integrierten Schaltkreisen, also auf einer neuen Art von Computerchips, beruht", sagt Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Theoretische Physik an der Universität des Saarlandes. Neben der RWTH Aachen ist er der zweite deutsche Partner in dem Projekt, das von der Chalmers University of Technology in Göteborg koordiniert wird.

Die von den Forschern verwendeten Computerchips bestehen nicht aus Halbleitermaterialien, wie die Chips herkömmlicher Computer, sondern aus Supraleitern. Ihr Vorteil: „Supraleiter verlieren bei tiefen Temperaturen ihren elektrischen Widerstand, der Strom fließt dann völlig ohne Energieverlust. Und da wir mit Quanten rechnen, also unteilbaren Einheiten von Energie, ist es wichtig, dass keines verloren geht", erklärt Wilhelm-Mauch. Erste Rechner dieser Art existieren bereits, allerdings arbeiten sie mit einer Leistung von maximal vier Quantenbits, also vier Bits, die jeweils durch ein Quant dargestellt sind. „Unser Ziel ist es, die wichtigsten technologischen Hindernisse auf dem Weg zu einer Leistung von 20, 50 oder sogar 100 Quantenbits auszuräumen - in diesem Bereich könnten Quantencomputer bei bestimmten Anwendungen schon effizienter arbeiten als herkömmliche Rechner", erläutert der Physik-Professor.

Für die neue Technologie gebe es drei große, typische Anwendungen: Superschnelle Quantencomputer könnten zum „Knacken" von Internet-Codes eingesetzt werden, darüber hinaus seien sie dazu prädestiniert, riesige Datenbanken zu durchforsten.

Auch Simulationsaufgaben könnten sie besonders rasch lösen: „Mit einem Quantencomputer könnte man sehr viel schneller die Eigenschaften neuer Wirkstoff-Moleküle für die Pharmazie vorhersagen oder man könnte neue Materialien viel effizienter modellieren", so Wilhelm-Mauch, der den Informationsaustausch unter den Projektpartnern koordiniert. In der Forschung sorgen er und seine Arbeitsgruppe für die Schnittstelle zwischen Theorie und Experiment: „Wir schauen, welches die effizienteste Methode ist, um mit einer gegebenen Hardware einen bestimmten Schritt bei der Programmierung zu gehen. So suchen wir beispielsweise optimierte Lösungen für die Simulation eines Moleküls."

Das neue EU-Forschungsnetzwerk „Scaleqit" (Scalable Quantum Information Technology) ist ein so genanntes integriertes Projekt innerhalb des siebten EU-Forschungsrahmenprogramms, bei dem alle Projektpartner besonders eng zusammenarbeiten. Koordinator ist die Chalmers University of Technology in Göteborg. Neben der Universität des Saarlandes und der RWTH Aachen sind Forschungsinstitutionen aus fünf weiteren europäischen Ländern sowie zwei Universitäten in den USA beteiligt.

 

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